SYNOPSYS 光学设计软件课程五：改进另一个程序设计的透镜

7Kn=[2J5k'
bBZvL
在本课中，我们将应用一些最新的工具，来判定透镜的性能是否可以进一步提高。 zdY`c
这是初始结构，包含三个视场点的MTF曲线。（输入MMF，选择多色选项，然后单击执行。）（下图中开关85打开后，显示红色的红外波长。）

h7g9:10
RLE <#c2Hg%jh
    ID EXAMPLE LENS    53 L-fAT'!'
    WAVL .7150000 .7100000 .7050000 (bXCc
    CORDER    1    3    2 Ouj5NL
    APS                -11 7n#0eska,
    TEMPERATURE        30.00000 )sW1a
    WAP                3 }!2|*Y
    GTZ zj8;ENhEI
    UNITS MM \PL92HV
    OBB     0.000000  15.20000  6.24500  -13.54114  0.00000  0.00000 FC(m)S2
    6.24500 &vLZj
R(csJ4F
        0    AIR ~ejHA~QC
        1    CV    0.0000000000000    TH    4.50000000 2(UT;PSI
        1    N1 1.45505601 N2 1.45516542 N3 1.45527657 :qI myaGQ
        1    DNDT    1.090E-05    9.960E-06    9.700E-06 3.65000E-01 #u#s'W
        1    CTE    0.500000E-06 $?0<rvGJ
        1    GTB U    'FUSILICA    ' ?L|@{RS{|
        2    CV    0.0000000000000    TH    1.00000000 AIR |gT$M_}
        3    RAD    31.3000000000000    TH    9.80000000 1,4kw~tA
        3    N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3 1.73634814 $)kIYM&
        3    CTE    0.806000E-05 :V`q;g
        3    GTB S    'N-LAF2    ' [j&>dE
        4    RAD    111.9000000000000    TH    1.50000000 AIR @T1-0!TM')
        5    RAD    28.2100000000000    TH    4.00000000 K2NnA
        5    N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 puDy&T
        5 CTE    0.710000E-05 _))_mxV{
        5 GTB S    'N-BK7    ' w)hJ0k
        6    RAD    14.2600000000000    TH    8.50000000    AIR +-5CM0*&
        7    RAD    -46.1600000000000    TH    3.40000000 N-lXC"{)
        7 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 mz>"4-]
        7 CTE    0.710000E-05 7quhp\
        7 GTB S    'N-BK7    ' $lUZm\R|k
        8 RAD    19.3000000000000    TH    3.00000000 AIR ,VbP$1t
        9 RAD    28.1400000000000    TH    4.80000000 -Ndd6O[ a5
        9 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 O(CUwk
        9 CTE    0.710000E-05 ^lbOv}C*
        9 GTB S    'N-BK7    ' !G,Ru~j5:
        10 RAD    -47.0000000000000    TH    1.00000000 AIR %]d^B|
        11 CAO    4.90993000    0.00000000    0.00000000 }(ot IqE
        11 CV    0.0000000000000    TH    13.20000000 AIR OfIml.
        12 RAD    -24.2000000000000    TH    3.20000000 /SSl$
        12 N1 1.83018573 N2 1.83066058 N3 1.83114590 Zb3E-'G+
        12 CTE    0.846000E-05 9].!mpR
        12 GTB S    'N-SF57    ' !Il<'+ ^
        13    RAD    150.0000000000000    TH    1.20000000    AIR u6|P)8?`
        14    RAD    269.0000000000000    TH    10.00000000 i yMIP~N,$
        14    N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3    1.51295285 9CW .xX8
        14    CTE    0.710000E-05 Au@U;a4UU
        14    GTB S    'N-BK7    ' R /iB
        15    RAD    -22.6200000000000    TH    1.00000000    AIR =f?|f
        16    RAD    -1000.0000000000000    TH    6.70000000 Z-Zox-I1}-
        16    N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3    1.73634814 9^>nZ6
        16    CTE    0.806000E-05 9tqX77UK
        16    GTB S    'N-LAF2    ' kC6J@t)
        17    RAD    -48.1100000000000    TH    1.00000000    AIR Q;Xb-\\
        18    RAD    70.1900000000000    TH    6.20000000 KTd4pW?w
        18    N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3    1.73634814 HtPasFrJ
        18    CTE    0.806000E-05 kznmA`#jn
        18    GTB S    'N-LAF2    ' x_AG=5OJX,
        19    RAD    -725.0000000000000    TH    2.00000000    AIR t d-EB&i\
        20    CV    0.0000000000000    TH    3.60000000 7l%O:M(\
        20    N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3    1.51295285 cC b'z1
        20    CTE    0.710000E-05 :p5V5iG
        20    GTB S    'N-BK7    ' D'c,z[
        21    CV    0.0000000000000    TH    36.90500000 AIR _L<IxOZh+
        22    CV    0.0000000000000    TH    0.00000000 AIR -"#;U`.oh7
    END

该透镜在近红外光工作，工作数 F / 3.5，且是远心的，具有低畸变，受衍射限制。初步评价，这种设计并不差，只有不到1/4波长的像差。
视场上的最大畸变刚刚超过½微米，远心距离的最大偏差约为0.01弧度。性能还不错- 但如果我们能够进一步提高它的性能，这将为我们提供更多的公差余地。
这是我们的优化MACro：

7J.alV4`/
    CHG CZuV{Oh}?
    WAP 1                            ! keep entering beam diameter constant over field X70G@-w
    19 UMC -0.14286                    ! maintain F/number 5$`ihO?
    CFREE                            ! remove the clear aperture at the stop END grp1nWAs
wk'|gI[W
    PANT 'OK)[\
    VY 0 YP1                        ! let the program find the best stop location "O!J6
    VLIST RAD ALL                    ! all radii will change except 19 and the flat windows o!dTB,Molr
    VLIST TH ALL EXCEPT 1 LB2        ! and all thicknesses except 1 and 20 m?`U;R[
    END cL?FloPc*
S{XV{o
    AANT .r[kNh@ b%
    AEC                                ! monitor feathered edges !:'%'@uc
    ACC                                ! and keep thicknesses less than 25.4 mm 5~5d%C^3k
    M 89.6 1 A TOTL                    ! keep total lens length constant ^`!5!|
    M 0 50 A GIHT                    ! control distortion at full field S P YA 1 'x$>h)t]
8F9sKRq|rO
    M 0 50 A GIHT                    ! and at half field DIV CONST 2 PVC\&YF
Hw-,sze j"
    S P YA .5 rd vq(\A
8*k#T\
    M 0 20 A P HH .7                ! control telecentricity at 0.7 field `%SFu
y 4j0nF
    GSO 0 0.1 5 M 0                    ! correct OPDs of ray grids at three fields GNO 0 0.05 4 M .7 TO ^}z
    GNO 0 0.05 4 M 1 END pdUrVmW"'
Yg3Vj=
    SNAP                            ! get snapshot every iteration ""|vhgP
    SYNO 30                            ! optimize for 30 cycles.

（创建这组光线网格像差的最简单方法是使用MACro编辑器中的Ready Made Raysets按钮。在这种情况下，我们选择了第8组，它创建了横向目标和OPD目标，然后选择删除横向目标并且在全视场增加OPD目标的权重.Bare-bones Rayset对话框也可以这样做，然后有更多选项。）
我们进行优化，然后运行模拟退火几个周期。透镜有所改善。

现在让我们使用一些强大的工具。首先，我们运行自动元件删除功能。这会找到可以移除的元件，而对评价函数的性能降低最小。为此，我们只需添加该行命令

fRS)YE@a:
AED 3 Q 3 19 ! find which element to delete between surfaces 3 and 19.

将该命令加到PANT命令之前，然后重新优化。该程序显示可以移除表面14处的镜片。我们允许它删除该元件，然后对其进行优化和模拟退火（在注释掉AED行之后，我们不会删除另一个元件或删除顶部的CHG文件）。

正如预期的那样，透镜性能有所下降，但仍然不错。现在我们将使用元件自动插入功能，以查看透镜是否会恢复到以前的镜片数，结果是否比起始透镜更好？
为此，我们将AED线更改为

;nW#Dn9
AEI 3 3 17 0 ! insert one element between surfaces 3 and 17.

并再次运行MACro。（如果您有多核电脑，则在MACro的顶部还应添加以下命令，其中nb是核心数。这将以更快的速度运行AEI。）

Yx>y(Whu.
CORE nb

在MACro的顶部，其中nb是核心数。这将以更快的速度运行AEI。）
程序在表面12之前插入了一个元件。我们添加一个新变量

BU |]4
VY 12 GLM

到PANT文件，所以新元件上的玻璃模型可以变化，注释掉AEI命令行，重新优化并模拟退火。

该程序已将透镜内的孔径位置移动到9.如果透镜有固定孔径，我们可以在该元件上切一个凹槽，并获得极好的性能 - 但如果没有，我们会为表面11分配一个真正的孔径，移除 YP1的变量，并再次重新优化。我们得到如下透镜：

"^_9t'0
    RLE U>PF#@ C/
    ID EXAMPLE LENS                                141 <!gq9
    WAVL .7150000 .7100000 .7050000 G9"2h \
a"ZBSg(
    CORDER    1    3    2 MLf,5f;e
    APS                -11 ig(dGKD\=9
    TEMPERATURE        30.00000 Z\Qa6f!
    WAP                 1 Pp.qDkT
    GTZ O%?noW
    UNITS MM 5:ca6H
    OBB    0.000000      15.20000    6.24500       -11.63722       0.00000     0.00000 =iF}41a
    6.24500 CvDy;'{y1
        0    AIR ?|Y/&/;%I
        1    CV    0.0000000000000    TH    4.50000000 Huzw>
        1    N1 1.45505601 N2 1.45516542 N3 1.45527657 J}a 8N.S
        1    DNDT    1.090E-05    9.960E-06    9.700E-06 3.65000E-01 \@6PA
        1    CTE    0.500000E-06 s"G;rcS}#
        1    GTB U    'FUSILICA    ' (o`"s~)
        2    CV    0.0000000000000    TH    1.00000000 AIR lrQ +G@#
        3    RAD    31.7420365099046    TH    4.89311077 G4DuqN~2m
        3    N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3 1.73634814 "uK`!{
        3    CTE    0.806000E-05 ~Mu=,OT
        3    GTB S    'N-LAF2    ' ,QW>M$g{
        4    RAD    205.8474850968830    TH    6.35592001 AIR Ck<g0o6
        5    RAD    31.8551157618315    TH    1.39568729 @w:6m&KL9
        5    N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 0NKo)HT
        5    CTE    0.710000E-05 Ewg5s?2|
        5    GTB S    'N-BK7    ' =<~/U?
        6    RAD    12.9057883346246    TH    7.19477052 AIR HivmKn`
        7    RAD    -23.8475364230033    TH    1.00000000 _h;#\ )%~
        7    N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 P5{|U"Y_
        7    CTE    0.710000E-05 u`GzYG-L
        7    GTB S    'N-BK7    ' 4'L%Wz[6
        8    RAD    18.0286949741191    TH    1.24241640 AIR i&KD)&9b#
        9    RAD    21.7606620988429    TH    11.21030691 zSs5F_
        9 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 ODE9@]a
        9 CTE    0.710000E-05 K5(:UIWx
        9 GTB S    'N-BK7    ' ~xz3- a/
        10    RAD    -27.0144706600627    TH    1.00000000 AIR (W.euQy
        11    CV    0.0000000000000    TH    15.36917292 AIR E*rnk4Y
        12    RAD    -221.0555600124851    TH    3.83402160 \VJ7ahg[\
        12    GLM    1.73264979        52.69907560 )./pS~
        13    RAD    -18.9307423606996    TH    1.00000000 AIR Sw!/IPO
        14    RAD    -18.3189387535143    TH    1.00000790 uYk4qorA
        14    N1 1.83018573 N2 1.83066058 N3    1.83114590 "n'LF?/H'
        14    CTE    0.846000E-05 jTjGbC]X
        14    GTB S    'N-SF57    ' P8#;a
        15    RAD    77.6676600402005    TH    8.59463594    AIR 6@ `'}
        16    RAD    -98.5742040515266    TH    3.91807638 Id->F0x0
        16    N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3    1.73634814 \gd.Bl
        16    CTE    0.806000E-05 n|,kL!++.
        16    GTB S    'N-LAF2    ' 3PS(1
        17    RAD    -31.6148606190401    TH    5.55657931    AIR RJMrSz$
        18    RAD    90.9510179315515    TH    5.93527419 E2f9J{Ki=
        18    N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3    1.73634814 'MEO?]Tf.^
        18    CTE    0.806000E-05 b.jxkx\nt
        18    GTB S    'N-LAF2    ' +/idq
        19    RAD    -60.9109375555036    TH    1.00003786    AIR oe1Dm
        19    CV    -0.01641741 Yjo$^q
        19    UMC    -0.14286000 0Me*X
        20    CV    0.0000000000000    TH    3.60000000 h#p1wK;N
        20    N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3    1.51295285 ;dq AmBG{8
        20    CTE    0.710000E-05 lZ^UAFF
        20    GTB S    'N-BK7    ' (C;oot,
        21    RAD -1.1487695061324E+17    TH    43.52197472    AIR u#tLY/KA
        21    CV    -8.70496644E-18 'IrwlS
        21    UMC    -0.14286000 4qw&G
        22    CV    0.0000000000000    TH    0.00000000 AIR ,$ICv+7]
    END

该程序在表面14处移除了原始透镜元件，并在12处更换了新镜片。最大畸变现在约为1/4微米（是原来的一半）。然后，我们在表面12处用玻璃模型替换了表面3上使用的玻璃，并重新优化，几乎没有性能损失。（当您自己学习这些课程时，由于退火阶段的随机性，您可能会得到略微不同的结果。）

查看本帖完整版本: [-- SYNOPSYS 光学设计软件课程五：改进另一个程序设计的透镜 --] [-- top --]